摘要：随着我国经济的快速发展，社会在不断的进步，我国的飞机建设也在不断的加快，温度传感器失效是导致空客A320飞机某型风挡加温故障的主要原因。本文介绍了一种对该型风挡加温传感器进行预防性检测的方案，在降低故障风险的同时可控制维修成本。
关键词：风挡；窗加温计算机；温度传感器
常见的飞机环境控制系统是将引自飞机发动机压气机的高温高压气体经调温调压后供入座舱，以满足其增压、通风和温度控制要求。为了确保飞机安全和机上乘员的舒适，必须对飞机环境控制系统的压力与温度进行实时监控，其中，温度控制所需执行元件的形式与配置，以及由此所导致的不同系统构型是飞机环境控制核心技术的体现。温度反映了物体的冷热程度，也是气体分子平均平动动能的量度。物体温度不可直接测量，只能根据热力学第零定律间接测量，即通过具有某种热力学特性的物体，如温度传感器的介入，利用二者达到热平衡时传感器某一物性参数的变化反映温度的高低。早在2000多年前，人类就开始探索物体温度的测量方法，并开始使用类似现今温度传感器的装置测量温度。在多年的发展历程中，人们根据其原理，利用物体温度与某种量或现象的对应关系，发明出了各种各样的温度传感器，如气动温度传感、双金属温度传感器、热电阻温度传感器、红外辐射温度传感器、热敏电阻温度传感器、声学温度传感器、微波温度传感器、光纤温度传感器等。
1 刹车温度传感器概述
刹车温度传感器工作原理实质就是热电偶工作原理，它由外壳（HousingAssembly）和连接器（Connector）组成，探针附在外壳和两根导线压接的引脚上，通过它自动检测碳刹车片温度，提供一个在刹车制动时与热量释放变化相关的电信号；即是说，当炭刹车被操作时释放热量导致探头温度上升，温度升高在镍铝-镍铬合金结合处引起“塞贝克效应”———Seebeck热电势。塞贝克（Seeback）效应，又称作第一热电效应，它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在刹车温度传感器连接器（Connector）左侧面提供了3只引脚，根据CMM手册“描述与操作（DESCRIPTIONANDOPERATION）”章节得知分为A、B、C命名；其中“A”脚为镍铝合金、“B”脚为黄铜（在此没有用到）、“C”脚为镍铬合金；因此该热电偶为镍铝合金和镍铬合金的热电偶，即K型热电偶。K型热电偶具有线性度好，测量范围光，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点。
2 空客A320飞机某型风挡温度传感器失效分析和维护改进
2.1 信号处理软件设计
信息采集与处理模块将系统采样的温度传感器阻值转换为温度值，并对温度传感器进行故障判断。按照电阻与温度转换表将相应温度传感器电阻值转换为其相对应的温度传感器采样温度值，如果采样电阻小于等于电阻与温度转换表中最小温度值，则表中最小温度值赋予该温度传感器采样温度值；如果采样电阻大于电阻与温度转换表中最大温度值，则表中最大温度值赋予该温度传感器采样温度值。
2.2 故障原因分析
在对执管的20架规模的A320机队2014～2015年间所有风挡加温故障进行数据分析，并查询风挡制造厂家的技术文件后，技术团队发现导致风挡加温故障的主要原因是2010年7月之前生产或大修的该型风挡玻璃设计上有缺陷。该型风挡温度传感器由细线组成，且布线不合理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于风挡在空中增压状态下会有变形，落地后无压差时风挡又恢复正常形状，在如此交变应力作用下，温度传感器金属细丝容易产生疲劳，导致寿命较短，易出现故障。根据空客技术手册，风挡温度传感器故障后，可以更换风挡或者启用备用传感器。但在实际飞机运行中仍然会面临以下问题：1）更换风挡工作量非常大，导致飞机长时间延误；2）备用传感器可能存在未知故障，如果启用了备用传感器，可能导致飞机因再次出现故障而备降或返航。
2.3 近位传感器的维护
根据近位传感器的原理可知，其有两个重要参数：标靶的工作间隙（保证能够产生足够大的电压驱动三极管电门）、四臂电桥的传感器两臂在平衡状态下的阻抗（过大则导致不正常作动三极管电门，过小则导致不能作动三极管电门），因此在维护中可以利用这两个参数来判断传感器的好坏。该传感器在工作中多次出现前缘装置过渡灯亮故障，通过测量发现四臂电桥的传感器两臂阻抗都超范围，同时传感器腐蚀。该件为不锈钢材料，当水汽或其他污物沿着导线进入传感器后，会造成其腐蚀，最终导致传感器失效。因此对该飞机的所有前缘近位传感器进行了更换，新件号80-207-01为钛材料传感器，具有更好的抗腐蚀性。之后该机型因近位传感器引起的故障很少再发生。因此建议以上位置传感器发生故障时，最好更换为新件号传感器。近位传感器通过红、黄、蓝三根导线输出信号，其中黄线用于接地，按照施工连接方式可分成两种。一种情况是传感器安装位置距离连接电接头较远，传感器导线不易接近，采用的方法是在容易接近的位置剪断导线，然后用splice连接新传感器导线。另一种情况是传感器安装位置距离连接电接头较近，传感器导线容易接近，采用的方法是在电接头处脱开导线插钉，重新压接导线插钉装入电接头。波音737飞机上有一种特殊的近位传感器：地面扰流板内锁活门上的近位电门S1131。该电门是由近位传感器组件和固态三极管电门共同构成的集合体，后部为插头式，通过插头输出的是三极管电门的闭合和非闭合是否接地，因此无法通过测量其阻抗参数来判断其好坏。因此只能通过操作测试，在PSEU上查看电门GND或NOGND的状态，来判断电门是否工作正常。据统计，由S1131电门导致的故障还未发生过，该型号近位传感器组件和三极管组合成的电门的可靠性很高，为近位传感器组件和其他组件组合形成新的类型传感器或电门提供了参考。
3 展望
飞机风挡加温功能的正常对飞行安全、航班运行保障有着重要影响，因此，对风挡加温系统的可靠性进行控制是十分有必要的。当前主流民航飞机风挡供应商为数不多，从风挡加温技术设计上来说也是大同小异。据统计，本文所述批次的风挡以及类似设计制造的风挡还广泛使用于正在运行的飞机上。本文探索了采用定期增压测量传感器阻值的方法提前捕获传感器性能下降风挡的可行性，实现了预防性更换，且效果明显。通过可靠性数据采集、泊松分布应用、实践检验，最终确定方案，达到了科学定量化制定维修间隔的目的，减少了以维修间隔来定性判断部件性能所带来的维护不精益或可靠性改善不佳等问题。本文所介绍的方法同样能够应用于改善飞机其他系统可靠性的工作中。
4 结语
温度传感器是飞机环境控制系统中最重要的检测与控制元件，选型合理、安装正确、质量稳定是环境控制系统安全性、经济性和舒适性的保证。随着系统健康管理要求的提高和传感器技术的发展，飞机环境控制系统温度传感器与系统附件、管路会逐渐融合，如嵌入式光纤温度传感器、内埋铂电阻模式或应变式温度传感器，通过与其他传感器组合，促成下一代智能阀、智能管路等智能附件的出现，真正达到系统运行自主化和最优化。
参考文献：
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论文作者:朱怡晖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/2/3
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